JP2521064B2 - 鉛蓄電池の陽極板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 発明の目的 産業上の利用分野 本発明はペースト式鉛蓄電池の陽極板に関するもので
ある。

従来の技術とその問題点 ペースト式鉛蓄電池の陽極板は、鉛製の格子状骨格に
鉛酸化物、硫酸、及び水を主成分とするペースト状活性
物質を塗着してなるものであるが、低率放電においては
放電容量は活性物質により決まるため問題ないものの、
放電電流の大きい高率放電においては放電容量が大幅に
減少するという欠点が存在した。

その理由は、高率放電においては硫酸の拡散律速にな
るので電極内部及びその近傍の硫酸量により放電容量が
制限されるためであり、したがって硫酸の拡散性を高め
たり保液性を向上させてやることが要望されるのであ
る。

この改良手段として、例えばペースト中の硫酸や水を
増加させたり、また発泡剤により多孔状にすることなど
が検討されているが、高多孔度の電極は脱落が大きくな
りサイクル寿命が短かくなるという欠点が生じるのであ
る。

これらの欠点を解決する方法として、特開昭56−9137
3号公報が開示されている。

この特開昭56−91373号公報では、格子状骨格にまず
不織布あるいは織布を合体させてその両表面からペース
ト状活性物質を塗着しており、不織布又は織布を陽極板
の内層材として埋設することにより、硫酸の保液性を向
上させ、内部への電解液の供給を上げるものとなってい
るのである。

しかしながら特開昭56−91373号の公開特許において
は、この不織布や織布の素材としてガラス繊維又はポリ
エステル繊維を使用しており、これらは親水性が不十分
で保液性が悪く、またペースト密着度も劣り、電解液供
給構造としては決して満足できるものとは言えないので
ある。

一方、鉛蓄電池の陽極板において、格子状骨格にペー
スト状活性物質を塗着して、さらにこの活性物質の膨脹
収縮あるいは軟弱化などを保護するために、活性物質の
表面に保護膜を設けるという技術が従来より存在する
が、ペースト状活性物質の水分が抜けた場合に保護膜と
の間にスキ間が発生し密着性が悪くなって活性物質の脱
落・流出の原因になるという欠点をもっているのであ
る。

この問題点を解決する手段として特開昭60−140651号
公報が開示されている。

この特開昭60−140651号公報では、活性物質と保護膜
との間に織布又は不織布を介在させることにより上記問
題を解決しているのである。

つまり、格子状骨格の１部として用いた樹脂枠と同材
質の織布又は不織布を活性物質の表層材として用い、こ
の表面に保護膜を設けることにより、枠との結合性も良
く繊維層による弾力性によって活性物質表面を加圧保護
し密着性を改良してスキ間発生を防止し活性物質の脱落
や流出を防いでいるのである。

しかしながら、この特開昭60−140651号公報では、樹
脂枠と同質の不織布等であるため主としてポリエチレン
不織布を用いており、親水性が悪く濡れ性不良のためイ
オン拡散性・電気抵抗にマイナス要因となり、電池性能
上決して満足できるものとは言えないのである。

本発明の目的は、前記した陽極板内層材や上記した陽
極板表層材に好適な繊維シートとして、ポリエチレン等
のポリオレフィン系合成パルプシートであって多官能性
の親水モノマーを付着重合せしめてなるものを使用する
ことを検討し、前述した諸問題の解決を図ろうとするも
のである。

ロ 発明の構成 本発明の構成は、格子状骨格にペースト状活性物質を
塗着してなる鉛電極において、多官能性の親水モノマー
を付着重合せしめたポリオレフィン系合成パルプシート
を陽極板内層材又は陽極板表層材として用いたことを特
徴とする鉛蓄電池の陽極板、を要旨とするものである。

問題点を解決するための手段 陽極板の電解液供給源構造としての内層材、または陽
極板の活性物質の表面密着性改良構造としての表層材、
にフィブリル化した枝分れ状の繊維からなるポリオレフ
ィン系合成パルプであって、しかも多官能性の親性モノ
マーの処理によって濡れ性を改良したものを用いること
により、非常にすぐれた効果が得られることを見い出し
たのである。

ところで、本発明におけるポリエチレン等のポリオレ
フィン系合成パルプシートの多官能性の親水モノマー処
理による濡れ性改良品とは、本出願人が昭和61年５月に
特許出願した「ポリオレフィン系湿式不織布」（特願昭
61−115488号）と同じものである。

したがって、この合成パルプシートの詳細については
上記前出願の明細書に記載した通りであり、ここではそ
の要約のみを説明する。

まず公知の方法によってポリエチレン等のポリオレフ
ィンを原料とする合成パルプを製造して、この合成パル
プ100重量部に対して、重合用触媒及び多官能性の親水
モノマーを含有した水溶液をモノマー成分で２〜30重量
部の割合で付着させ、蒸熱等により加熱重合させるので
ある。

この様にして得られた親水性合成パルプを少なくとも
50％以上使用し、適宜に耐酸性のガラス繊維、ポリエス
テル繊維、アクリロニトリル繊維、ポリプロピレンとポ
リエチレンのシン・サヤ複合繊維などをブレンドして湿
式抄造法にて目付50〜150g/m²、厚み0.1〜1mmの不織布
シートとするのである。

この結果、得られた合成パルプシートは、その繊維が
フィブリル化しているため、単なる繊維状物とは異なり
保液性はきわめて大きく、しかもポリオレフィンの疎水
性は多官能性の親水モノマーの重合処理により親水化さ
れているのでその保液性は一段と向上しているのであ
る。

この合成パルプシートの親水化剤である多官能性の親
水モノマーとしては、例えば、ポリエチレングリコール
ジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタアクリ
レートなどがあげられ、このポリエチレンオキシドの平
均セグメント数が２〜30であるものが好適に使用できる
ものである。

なお、この親水化剤として多官能性の親水モノマーの
外に、周知の親水性モノマーであるアクリル酸、アクリ
ルアマイド、イタコン酸、ビニルピロリドン、マレイン
酸等を適宜併用して共重合させても良いことは勿論であ
る。

本発明は上記の様な親水化処理したポリオレフィン合
成パルプシートを鉛蓄電池の陽極板に内層材や表層材と
して用いることに最大の特徴を有するものである。

第１図は本発明陽極板の１実施例の縦断面図で、ポリ
エチレン合成パルプシートを内層材として用いた場合を
示している。

この図の様に鉛製の格子状骨格（１）に内層材（２）
を密着させて、この両側から鉛酸化物や硫酸を含有する
ペースト状活性物質（３）を塗着して、内層材（２）を
サンドイッチ状に挟着して保持してやるのである。

この内層材（２）が前述した様な親水化処理したポリ
エチレン合成パルプシートであるため、硫酸液の保液性
は抜群にすぐれており、電解液供給源構造として非常に
効果の大きいものとなるのである。またこのフィブリル
化したパルプ構造と親水化処理は保液性改良の外にペー
ストとの密着性も改善し、内層材としての有用性を一層
大きくしているのである。

第２図は本発明陽極板の他の実施例の横断面図で、ポ
リエチレン合成パルプシートを表層材として用いた場合
を示している。

この図の様に鉛製の格子状骨格（１）に、前記と同様
なペースト状活性物質（３）を塗着し、その外側に表層
材（４）を密着させて、さらにその表面に保護膜（５）
を設けてやるのである。

この表層材（４）が前述した親水化処理したポリエチ
レン合成パルプシートであるため、濡れ性が良くイオン
拡散性や電気抵抗に悪影響を及ぼすこともないし、この
シートの弾性により膨脹収縮にも対応してペーストとの
密着性を改善し、活性物質の脱落や流出を防止するもの
となるのである。

実施例１ ポリエチレン合成パルプ100重量部に対して、適量の
過硫酸アンモン触媒を加えたエチレングリコールセグメ
ント数15のポリエチレングリコールジアクリレート単量
体水溶液をモノマー成分にて12重量部付着せしめたの
ち、蒸煮釜により100℃、１時間の加熱重合を行なっ
て、重合体が9.8％付着した親水性の合成パルプを得
た。

次いで、この親水性の合成パルプ75重量％と、繊維径
が２〜３μの耐酸性ガラス繊維25重量％とを混合して、
25cm角の試験用抄紙機にて、目付68g/m²、厚み0.3mmに
なるように抄紙して、本発明に用いるシート材料を作成
した。

得られたシート材料をサイズが50mm×60mmの鉛格子上
に積層し、その上から鉛ペーストを塗着し、次いで格子
を裏返して反対面からも鉛ペーストを塗着し、該シート
材料が内層材として中央部に配された鉛電極を作成し
た。

この電極の性能を調べるために、放電電流を変化せし
めた場合の放電容量と、５アンペアの放電を繰返した場
合の有効放電サイクルとを測定し、その結果を第１表及
び第２表に示した。

なお、これらとの比較のため、本発明に利用したシー
ト材料を用いない場合のものについても実施例１と同一
の試験を行ない、比較例１として第１表及び第２表中に
結果を示した。

これらの表からも明らかなように、本発明の鉛電極
は、比較例のものと比べて高率放電による放電容量の減
少が少なく、且つ、充放電サイクルの大きい長寿命の優
れた性能を有するものであった。

実施例２ 実施例１で利用したものと同一の鉛格子の両面に鉛ペ
ーストを塗布し、その両表面に実施例１で作成したシー
ト材料と同一のシート材料を積層してサンドイッチ構造
とし、更にその上に保護膜を積層して、実施例１とは別
構造であって、シート材料を表層材として使用した場合
の本発明の鉛電極を作成した。

この電極の性能を調べるために、JIS−C2313号に準じ
て電気抵抗を測定し、また、充放電時の挙動についても
調べて、その結果を第３表に示した。

なお、これとの比較のため、本発明に利用したシート
材料と同一で、親水化処理のみを行なわないものについ
ても実施例２と同一の試験を行ない、比較例２として第
３表中にその結果を示した。

この表からも明らかなように、本発明の鉛電極は、比
較例のものと比べて電気抵抗が少なく、且つ、充放電時
に気泡の発生や短絡がない優れた性能を有するものであ
った。

ハ 発明の効果 本発明は以上の様なものであり、親水化処理したポリ
オレフィン系合成パルプシートを陽極板の内層材として
用いた場合は、この層がきわめてすぐれた保液能力を有
するため硫酸液を充分に保持すると共に電解液供給源と
して働き、したがって高率放電時においても硫酸供給が
容易となり放電容量の向上を得ることができるものであ
る。また、活性物質との密着性も良いので、脱落防止性
を発揮し、サイクル寿命にも好結果を持たらすものとな
るのである。

また、親水化処理したポリオレフィン系合成パルプシ
ートを陽極板の表層材として用いた場合も、濡れ性がす
ぐれ、かつパルプ構造つまりフィブリル化繊維により陽
極活性物質であるペーストとの密着性が優秀なものとな
り、イオン拡散性や電気抵抗にもマイナス要因とはなら
ずまた気泡の発生も防止し、しかもこの合成パルプシー
トの弾性が、陽極活性物質に膨脹や収縮が起ってもその
密着性を維持させ、活性物質の脱落や流出を防止すると
いう効果を発揮するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明陽極板の１実施例の縦断面図で、ポリエ
チレン合成パルプシートを内層材として用いた場合を示
している。 第２図は本発明陽極板の他の実施例の横断面図で、ポリ
エチレン合成パルプシートを表層材として用いた場合を
示している。 （１）……格子状骨格、（２）……内層材、 （３）……ペースト状活性物質、 （４）……表層材、（５）……保護膜

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】格子状骨格にペースト状活性物質を塗着し
   てなる鉛電極において、多官能性の親水モノマーを付着
   重合せしめたポリオレフィン系合成パルプシートを陽極
   板内層材又は陽極板表層材として用いたことを特徴とす
   る鉛蓄電池の陽極板。